气助磁分离连续回收重金属废水中磁性纳米颗粒及其机理初探
发布时间：2022-10-10 17:23
超顺磁分离技术是指通过定制的以超顺磁性纳米颗粒为基核的吸附剂对目标污染物产生吸附去除,然后通过外加磁场来简单、快速地从溶液中回收这些吸附剂的技术,该技术因具有简单、高效和快速的优点,近年来已成为重金属废水处理的一个重要的研究热点。然而如何从大体积废水溶液中高效回收弱磁性纳米颗粒仍是该技术面临的一个突出难题。为了解决这一问题,提出将气浮技术耦合到超顺磁分离技术中,建立一种可高效连续从大体积废水溶液中回收弱磁性纳米颗粒的连续气助磁分离技术。研究内容主要分为以下三个方面:（1）首先设计并搭建了连续气助磁分离设备,以Fe3O4/PEG吸附Cu（Ⅱ）、Fe304/HA-Na吸附Pb（Ⅱ）和Fe304/PPy吸附Cr（Ⅵ）模拟废水为分离体系,在主要因素下,通过添加适量的纳米颗粒使得模拟废水中Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）含量达到排放标准。在获得各原料液流量下连续过程所对应达到稳态所需时间的基础上考察了重金属负载量、pH、气体流速、磁辊转速及转动方式等对连续气助磁分离效率的影响。优化条件下:以超过95%回收率为分离标准,对颗粒浓度0.5 mg/mL负载Cu（Ⅱ）的Fe3O4/PEG与负载Cr（Ⅵ...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 重金属废水概述
1.3 超顺磁载体分离技术的概述
1.3.1 超顺磁性纳米颗粒的制备
1.3.2 超顺磁性纳米颗粒表面修饰与功能化
1.3.3 超顺磁性载体分离的基本原理
1.3.4 磁分离技术与装置的研究进展
1.3.5 在废水处理中的应用
1.4 浮选用于溶液中颗粒的分离概述
1.5 气助磁分离技术
1.6 本课题的研究背景及意义
1.7 本课题主要研究内容及创新点
1.7.1 研究内容
1.7.2 创新点
第2章 气助磁分离连续回收模拟废水中磁性纳米颗粒
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 超顺磁性纳米颗粒的制备
2.2.3 超顺磁性纳米颗粒的表征
2.2.4 超顺磁性纳米颗粒对重金属的吸附性能测试
2.2.5 负载有重金属的磁颗粒原料液的制备
2.2.6 连续气助磁分离装置与实验过程
2.2.7 连续气助磁分离稳态时间的测量
2.2.8 磁颗粒浓度的测定
2.2.9 分离速率与回收率的定义
2.3 结果与分析
2.3.1 超顺磁性纳米颗粒的红外光谱分析
2.3.2 超顺磁性纳米颗粒的吸附分析
2.3.3 达到连续稳态操作所需的时间及物料衡算
2.3.4 气体流量对连续气助磁分离的影响
2.3.5 料液流速对连续气助磁分离的影响
2.3.6 磁颗粒浓度对连续气助磁分离效率的影响
2.3.7 磁棍转速及转动方式对连续气助磁分离效率的影响
2.3.8 离子强度对连续气助磁分离效率的影响
2.3.9 重金属负载量对连续气助磁分离效率的影响
2.4 本章小节
第3章 气助磁分离技术连续高效回收实际废水中磁性纳米颗粒
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要试剂与仪器
3.2.2 腐殖酸钠修饰Fe_3O_4纳米颗粒的制备
3.2.3 重金属离子的测定与吸附性能测试
3.2.4 间歇气助磁分离装置与实验过程
3.2.5 磁颗粒分离速率与回收率
3.3 结果与讨论
3.3.1 实际废水的性质与超顺磁性颗粒对废水中Pb的吸附
3.3.2 间歇气助磁分离性能
3.3.3 连续气助磁分离性能
3.4 本章小节
第4章 气助磁分离机理探讨—基于疏水作用力的分析
4.1 引言
4.2 材料和方法
4.2.1 主要试剂与仪器
4.2.2 磁颗粒表面接触角的测量
4.3 结果与讨论
4.3.1 重金属负载量对磁颗粒和气泡疏水作用力的影响
4.3.2 pH对磁颗粒和气泡疏水作用力的影响
4.3.3 离子强度对磁颗粒和气泡疏水作用力的影响
4.4 本章小节
第5章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
致谢
附录A Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)原子吸收法测定标准曲线
个人简历、攻读硕士期间发表的论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]四氧化三铁制备及其催化水合肼还原硝基苯活性[J]. 蔡可迎,周颖梅,陶伟,周磊. 无机盐工业. 2017(12)
[2]磁分离技术在水污染治理中的应用[J]. 黄冰,谢晓杰,管鑫,何明,梁耀轩,冯晓静,孙小斐,姚炜婷,郭文杰. 广东化工. 2017(15)
[3]共沉淀法与水热法制备磁性四氧化三铁纳米颗粒的比较研究[J]. 汪永丽,张远欣. 山东化工. 2016(21)
[4]重金属废水处理中磁分离技术的应用现状研究[J]. 黄付平,莫雅圆. 环境科学与管理. 2016(10)
[5]腐植酸钠修饰磁性纳米颗粒的开发与应用[J]. 刘佳,易平,戴情园,莫文燕,周聪,罗清,邓国,李文松. 金属材料与冶金工程. 2016(02)
[6]Fe3O4/凹凸棒/聚乙烯醇复合物的制备及对苯酚溶液的处理[J]. 佟艳斌,贺志丽,孟凡坤,邓进军,赵丽,刘洪胜,尚敏,龚舒哲,贾俊英. 高分子通报. 2015(12)
[7]Fe3O4磁性纳米颗粒外包腐植酸用于有效去除水中重金属[J]. Liu Jingfu,Zhao Zongshan,Jiang Guibin,任翠领. 腐植酸. 2015(04)
[8]磁分离技术在水处理中的运用[J]. 李莎莉. 科技致富向导. 2015(02)
[9]掺杂F3O4磁性纳米粒子壳聚糖凝胶的制备及其性质研究[J]. 张磊,丁琪,夏扬,张天柱,顾宁. 东南大学学报(医学版). 2012(05)
[10]我们应该像珍惜生命一样珍惜水源[J]. 梁哲. 内蒙古统计. 2012(04)
硕士论文
[1]气助超顺磁分离技术去除废水中重金属污染物的研究[D]. 刘佳.湘潭大学 2017
[2]气助磁分离技术用于蛋白质规模化连续分离的应用研究[D]. 刘志尼.湘潭大学 2015
[3]Fe3O4磁性纳米结构材料的合成研究[D]. 关宁宁.山东大学 2009
本文编号：3690045
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【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 重金属废水概述
1.3 超顺磁载体分离技术的概述
1.3.1 超顺磁性纳米颗粒的制备
1.3.2 超顺磁性纳米颗粒表面修饰与功能化
1.3.3 超顺磁性载体分离的基本原理
1.3.4 磁分离技术与装置的研究进展
1.3.5 在废水处理中的应用
1.4 浮选用于溶液中颗粒的分离概述
1.5 气助磁分离技术
1.6 本课题的研究背景及意义
1.7 本课题主要研究内容及创新点
1.7.1 研究内容
1.7.2 创新点
第2章 气助磁分离连续回收模拟废水中磁性纳米颗粒
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂和仪器
2.2.2 超顺磁性纳米颗粒的制备
2.2.3 超顺磁性纳米颗粒的表征
2.2.4 超顺磁性纳米颗粒对重金属的吸附性能测试
2.2.5 负载有重金属的磁颗粒原料液的制备
2.2.6 连续气助磁分离装置与实验过程
2.2.7 连续气助磁分离稳态时间的测量
2.2.8 磁颗粒浓度的测定
2.2.9 分离速率与回收率的定义
2.3 结果与分析
2.3.1 超顺磁性纳米颗粒的红外光谱分析
2.3.2 超顺磁性纳米颗粒的吸附分析
2.3.3 达到连续稳态操作所需的时间及物料衡算
2.3.4 气体流量对连续气助磁分离的影响
2.3.5 料液流速对连续气助磁分离的影响
2.3.6 磁颗粒浓度对连续气助磁分离效率的影响
2.3.7 磁棍转速及转动方式对连续气助磁分离效率的影响
2.3.8 离子强度对连续气助磁分离效率的影响
2.3.9 重金属负载量对连续气助磁分离效率的影响
2.4 本章小节
第3章 气助磁分离技术连续高效回收实际废水中磁性纳米颗粒
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要试剂与仪器
3.2.2 腐殖酸钠修饰Fe_3O_4纳米颗粒的制备
3.2.3 重金属离子的测定与吸附性能测试
3.2.4 间歇气助磁分离装置与实验过程
3.2.5 磁颗粒分离速率与回收率
3.3 结果与讨论
3.3.1 实际废水的性质与超顺磁性颗粒对废水中Pb的吸附
3.3.2 间歇气助磁分离性能
3.3.3 连续气助磁分离性能
3.4 本章小节
第4章 气助磁分离机理探讨—基于疏水作用力的分析
4.1 引言
4.2 材料和方法
4.2.1 主要试剂与仪器
4.2.2 磁颗粒表面接触角的测量
4.3 结果与讨论
4.3.1 重金属负载量对磁颗粒和气泡疏水作用力的影响
4.3.2 pH对磁颗粒和气泡疏水作用力的影响
4.3.3 离子强度对磁颗粒和气泡疏水作用力的影响
4.4 本章小节
第5章 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 展望
参考文献
致谢
附录A Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)原子吸收法测定标准曲线
个人简历、攻读硕士期间发表的论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]四氧化三铁制备及其催化水合肼还原硝基苯活性[J]. 蔡可迎,周颖梅,陶伟,周磊. 无机盐工业. 2017(12)
[2]磁分离技术在水污染治理中的应用[J]. 黄冰,谢晓杰,管鑫,何明,梁耀轩,冯晓静,孙小斐,姚炜婷,郭文杰. 广东化工. 2017(15)
[3]共沉淀法与水热法制备磁性四氧化三铁纳米颗粒的比较研究[J]. 汪永丽,张远欣. 山东化工. 2016(21)
[4]重金属废水处理中磁分离技术的应用现状研究[J]. 黄付平,莫雅圆. 环境科学与管理. 2016(10)
[5]腐植酸钠修饰磁性纳米颗粒的开发与应用[J]. 刘佳,易平,戴情园,莫文燕,周聪,罗清,邓国,李文松. 金属材料与冶金工程. 2016(02)
[6]Fe3O4/凹凸棒/聚乙烯醇复合物的制备及对苯酚溶液的处理[J]. 佟艳斌,贺志丽,孟凡坤,邓进军,赵丽,刘洪胜,尚敏,龚舒哲,贾俊英. 高分子通报. 2015(12)
[7]Fe3O4磁性纳米颗粒外包腐植酸用于有效去除水中重金属[J]. Liu Jingfu,Zhao Zongshan,Jiang Guibin,任翠领. 腐植酸. 2015(04)
[8]磁分离技术在水处理中的运用[J]. 李莎莉. 科技致富向导. 2015(02)
[9]掺杂F3O4磁性纳米粒子壳聚糖凝胶的制备及其性质研究[J]. 张磊,丁琪,夏扬,张天柱,顾宁. 东南大学学报(医学版). 2012(05)
[10]我们应该像珍惜生命一样珍惜水源[J]. 梁哲. 内蒙古统计. 2012(04)
硕士论文
[1]气助超顺磁分离技术去除废水中重金属污染物的研究[D]. 刘佳.湘潭大学 2017
[2]气助磁分离技术用于蛋白质规模化连续分离的应用研究[D]. 刘志尼.湘潭大学 2015
[3]Fe3O4磁性纳米结构材料的合成研究[D]. 关宁宁.山东大学 2009
本文编号：3690045
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